汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)教案 電子演示文稿 第22章 聯(lián)軸器的類(lèi)型及其在汽車(chē)中的應(yīng)用

1、第二十二章 聯(lián)軸器和離合器第二十二章 聯(lián)軸器和離合器 一、聯(lián)軸器 二、離合器第一節(jié) 聯(lián)軸器及離合器的類(lèi)型及其在汽車(chē)中的應(yīng)用 一、聯(lián)軸器的類(lèi)型和應(yīng)用 二、聯(lián)軸器在汽車(chē)中的的應(yīng)用第二節(jié) 離合器的類(lèi)型及其在汽車(chē)中的應(yīng)用 一、離合器的類(lèi)型及應(yīng)用 二、離合器在汽車(chē)中的應(yīng)用第二十二章 聯(lián)軸器和離合器 一、聯(lián)軸器 聯(lián)軸器和離合器是機(jī)械傳動(dòng)中的常用部件，其主要功用是用來(lái)聯(lián)接軸與軸或軸與其它回轉(zhuǎn)零件，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有時(shí)也用來(lái)作為傳動(dòng)系統(tǒng)中的安全裝置。聯(lián)軸器只能在機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)后才能將兩軸接合或分離；離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可隨時(shí)將兩軸接合或分離，以便操縱機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、停車(chē)、變速和換向等。 圖22-1所示卷?yè)P(yáng)

2、機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)與減速器輸入軸用聯(lián)軸器相聯(lián)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)與電源的接通或切斷，可以控制減速器的運(yùn)轉(zhuǎn)或停車(chē)；由于工作需要，要求在電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，卷?yè)P(yáng)機(jī)隨時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng)或停轉(zhuǎn)，所以減速器輸出軸與卷筒之間用離合器聯(lián)接。 用作安全裝置的安全聯(lián)軸器或安全離合器，其作用是：機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，聯(lián)軸器或離合器即可自行斷開(kāi)或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不致因過(guò)載而損壞。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩根軸通常是兩臺(tái)不同機(jī)器或兩個(gè)不同部件。由于制造和安裝誤差以及承載后的變形和熱變形影響，往往不能保證兩軸線(xiàn)對(duì)中（兩軸線(xiàn)重合），再加上其它原因造成機(jī)座的變形或下沉，兩軸線(xiàn)將產(chǎn)生如圖22-2所示的某種相對(duì)位移。因

3、此，要求聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上具有補(bǔ)償一定范圍位移的性能。 聯(lián)軸器根據(jù)其是否有彈性元件分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類(lèi)。剛性聯(lián)軸器根據(jù)其是否具有補(bǔ)償偏移能力分為固定式和可移式兩種。彈性聯(lián)軸器根據(jù)其彈性元件材料的不同，又可分為金屬?gòu)椥栽椥月?lián)軸器和非金屬?gòu)椥栽椥月?lián)軸器兩種。 彈性聯(lián)軸器除了能補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移，降低對(duì)聯(lián)軸器安裝的精度和對(duì)中要求外，更重要的是能夠緩和沖擊，改變軸系的自振頻率，避免發(fā)生嚴(yán)重的危險(xiǎn)性振動(dòng)。彈性聯(lián)軸器利用彈性元件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，因而可動(dòng)元件之間的間隙小，特別適用于需要經(jīng)常起動(dòng)或逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)。 對(duì)彈性聯(lián)軸器的主要要求有： 彈性高，阻尼大，具有足夠的減振能力，把沖擊

4、和振動(dòng)產(chǎn)生的振幅降低到允許的范圍以?xún)?nèi)。 強(qiáng)度高，承載能力大，在有可能發(fā)生扭振或存在瞬時(shí)尖峰載荷的場(chǎng)合，要求聯(lián)軸器的許用瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩為許用長(zhǎng)期轉(zhuǎn)矩的三倍以上。 具有足夠的補(bǔ)償性能，滿(mǎn)足安裝和工作時(shí)兩軸發(fā)生相對(duì)位移的需要。 工作可靠，性能穩(wěn)定；對(duì)橡膠彈性元件聯(lián)軸器，橡膠彈性元件還應(yīng)具有耐熱性，不易老化等特性。 二、離合器 按接合元件傳動(dòng)的工作原理不同，離合器可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器；按離合器的操縱方式不同，可分為機(jī)械式離合器，氣壓式離合器，液壓式離合器和電磁式離合器。對(duì)離合器的主要要求有： 離合迅速，平穩(wěn)無(wú)沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠 接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好 慣性小，工作

5、安全。 操縱方便，調(diào)整方便。 聯(lián)軸器和離合器的類(lèi)型很多，其中大多數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化。下面介紹幾種常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。 第一節(jié) 聯(lián)軸器及離合器的類(lèi)型及其在汽車(chē)中的應(yīng)用 一、聯(lián)軸器的類(lèi)型和應(yīng)用 1固定式剛性聯(lián)軸器 固定式剛性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但不能補(bǔ)償兩軸線(xiàn)的偏移。因此，要求被聯(lián)接兩軸軸線(xiàn)嚴(yán)格同軸。下面介紹此類(lèi)聯(lián)軸器中較常用的凸緣聯(lián)軸器。 凸緣聯(lián)軸器的兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別與兩軸相聯(lián)，再用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器聯(lián)成一體（圖22-3）。（看動(dòng)畫(huà)） 凸緣聯(lián)軸器有兩種對(duì)中方法：一種是用半聯(lián)軸器接合端面上的凸臺(tái)與凹槽相嵌合來(lái)對(duì)中（圖22-3a）；另一種是用鉸制孔用螺栓對(duì)中（圖22-3b）

6、。前一種對(duì)中方法精度高，但兩軸分離時(shí)必須移動(dòng)軸；后者只要卸下螺栓，不需移動(dòng)軸，即可使兩軸分離，因此裝卸方便。 圖22-3a所示聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩是靠?jī)蓚€(gè)半聯(lián)軸器接合面間的摩擦力矩來(lái)傳遞的；圖22-3b所示聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩是靠鉸制螺栓光桿承受擠壓和剪切力來(lái)傳遞的。 凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞矩大。但當(dāng)兩軸對(duì)中精度較低時(shí)，將引起較大的附加動(dòng)載荷。適用于對(duì)中精度好的一般傳動(dòng)。制造精度高時(shí)，也可用于高速傳動(dòng)。 凸緣聯(lián)軸器的型號(hào)、許用轉(zhuǎn)矩T、許用轉(zhuǎn)速n及主要尺寸見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB584386。凸緣聯(lián)軸器的材料有35、45鋼或ZG310570，當(dāng)外緣圓周速度v30m/s時(shí)，可采用HT20灰

7、鑄鐵。 2可移式剛性聯(lián)軸器 可移式剛性聯(lián)軸器，可以補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸間的位移，常用的可移式剛性聯(lián)軸器有以下幾種： 1）滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)帶徑向凹槽的半聯(lián)軸器1、3和一個(gè)兩面具有相互垂直的凸榫的中間滑塊2所組成（圖22-4），滑塊2上的凸榫分別和兩個(gè)半聯(lián)軸器1、3的凹槽相嵌合，構(gòu)成移動(dòng)副，所以可以補(bǔ)償兩軸間的偏移。為了減少滑塊和凹槽間工作面的摩擦，通過(guò)孔4加潤(rùn)滑劑。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，滑塊由于偏心將產(chǎn)生較大的離心力和磨損，并給軸和軸承帶來(lái)附加動(dòng)載荷。因此，滑塊聯(lián)軸器只適用于低速傳動(dòng)。 （動(dòng)畫(huà)） 滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，其尺寸系列和特性參數(shù)參見(jiàn)聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)。 滑塊聯(lián)軸器常用45鋼制造，要求較低時(shí)

8、也可用Q275鋼。 這種聯(lián)軸器一般用于轉(zhuǎn)矩較大、轉(zhuǎn)速較低（n250r/min)，軸的剛度大，且無(wú)劇烈沖擊的場(chǎng)合。 2）萬(wàn)向聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器由軸叉1（圖22-5）、十字塊2、塞銷(xiāo)3、套筒4、銷(xiāo)桿5、圓錐銷(xiāo)6、雙頭軸叉7等組成。 萬(wàn)向聯(lián)軸器是一類(lèi)容許兩軸間有較大角位移的聯(lián)軸器，適用于有較大角位移的兩軸間的聯(lián)接，一般兩軸間的最大夾角可達(dá)3545，而且在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可以隨時(shí)改變軸間的夾角。萬(wàn)向聯(lián)軸器的類(lèi)型較多，本章僅介紹小型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器。(動(dòng)畫(huà)） 單萬(wàn)向聯(lián)軸器的主要缺點(diǎn)是兩軸線(xiàn)傾斜一個(gè)角度時(shí)（圖22-5a）,即使主動(dòng)軸角度1恒定不變，從動(dòng)軸的角速 2 也 會(huì) 周 期 地 變 化 ， 其

9、 變 化 規(guī) 律 和 范 圍 為1cos21/ cos。愈大，2變化愈大，產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷也愈大，從而破壞了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。為了避免出現(xiàn)這一缺點(diǎn)，應(yīng)采用如圖22-5b所示的雙萬(wàn)向聯(lián)軸器，雙頭軸叉應(yīng)位于同一平面，而且主、從動(dòng)軸與雙頭軸叉的夾角應(yīng)當(dāng)相等（圖22-6）。萬(wàn)向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，傳遞力矩較大，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)和金屬切削機(jī)床中。 萬(wàn)向聯(lián)軸器的材料，除鉚釘用20鋼外，其余均用合金鋼。 小型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)見(jiàn)有關(guān)資料。 3彈性聯(lián)軸器 1）彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器用柱銷(xiāo)與兩半聯(lián)軸器的凸緣相聯(lián)，柱銷(xiāo)的下端以圓錐面和螺母與半聯(lián)軸器凸緣上的錐形銷(xiāo)孔形成固定配

10、合，另一端帶有彈性套裝在另一半聯(lián)軸器凸緣上的柱銷(xiāo)孔中，通過(guò)柱銷(xiāo)、彈性套和圓柱孔傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，半聯(lián)軸器與軸的配合孔可做成圓柱形或圓錐形（圖22-7）。 圖22-7所示的彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器中的彈性套外表帶有梯形槽以便增加彈性變形量，由于彈性套外徑小于銷(xiāo)孔直徑，從而具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的性能。 （看動(dòng)畫(huà)） 圓柱形彈性套變形量不大，抗沖擊和振動(dòng)能力不高，補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移量小。如工作時(shí)兩軸相對(duì)位移過(guò)大，聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)條件將趨惡化，將加劇彈性套的磨損。 彈性套的材料為天然橡膠或合成橡膠，彈性套柱銷(xiāo)半聯(lián)軸器的材料為ZG270500、35鋼或HT200灰鑄鐵。 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，更換容易

11、，尺寸小，重量輕。如若安裝調(diào)整后能保持兩軸相對(duì)徑向位移y0.20.6mm，角位移30130，則聯(lián)軸器使用性能良好，工作壽命較長(zhǎng)。這種聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用于沖擊載荷不大，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的各種中小功率傳動(dòng)軸系中。 2）彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器是由兩個(gè)半聯(lián)軸器和圓柱銷(xiāo)組成的。圓柱銷(xiāo)與孔為間隙配合，且柱銷(xiāo)有彈性，所以能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，且具有抗沖擊和振動(dòng)性能。為了改善柱銷(xiāo)與孔的接觸條件和補(bǔ)償位移性能，將圓柱銷(xiāo)的一端做成鼓形（圖22-8）。彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的許用徑向位移y=0.150.25mm，軸向位移x=0.53mm，角位移=30。 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝拆更換方便，不需潤(rùn)滑，且耐

12、磨性較好。但尼龍極易吸潮變形，尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)熱率低。 （看動(dòng)畫(huà)） 二、聯(lián)軸器在汽車(chē)中的的應(yīng)用 在汽車(chē)中，常用的聯(lián)軸器型式是萬(wàn)向聯(lián)軸器。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向器間的聯(lián)接，由于兩軸中心線(xiàn)不可能重合，總是有很大的交角，所以，通常是用雙萬(wàn)向聯(lián)軸器；同樣變速器與驅(qū)動(dòng)橋間也存在著很大的交叉角度，因此其傳動(dòng)軸上通常是三個(gè)萬(wàn)向節(jié)。 第二節(jié) 離合器的類(lèi)型及其在汽車(chē)中的應(yīng)用 一、離合器的類(lèi)型及應(yīng)用 1牙嵌離合器 圖22-9所示的牙嵌離合器由兩個(gè)端面有牙的半離合器1、2和對(duì)中環(huán)3等組成。由于牙的嚙合為剛性接觸，為了保持牙的工作面受載均勻，要求兩軸同軸度較高，為此在主動(dòng)半聯(lián)軸器上安裝對(duì)中環(huán)。 （動(dòng)畫(huà)1 動(dòng)畫(huà)2）

13、牙嵌離合器的牙形如圖22-10所示，三角形牙（圖a、b）用于傳遞小轉(zhuǎn)矩的低速離合器；矩形牙（圖e）無(wú)軸向分力，但接合與分離不便，且磨損后無(wú)法補(bǔ)償，所以很少使用；梯形牙（圖c）的強(qiáng)度高，能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，且能自動(dòng)補(bǔ)償牙的磨損和牙側(cè)間隙，從而減少接合時(shí)產(chǎn)生沖擊，所以應(yīng)用較廣；鋸齒形牙（圖d）強(qiáng)度最高，但只傳遞單向轉(zhuǎn)矩；圖f所示牙形主要用于安全離合器。圖g為牙形的縱向截面形狀。 牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外廓尺寸小，聯(lián)接后兩軸不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑轉(zhuǎn)，適用于機(jī)床等要求精確傳動(dòng)的場(chǎng)合。但這種離合器必須在兩軸不回轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行接合，否則，牙齒可能會(huì)因受撞擊而折斷。 2圓盤(pán)摩擦片離合器式中f為摩擦系數(shù)。 由上式可

14、以看出，單摩擦片式離合器傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax受到Fa 、f和FafRf三個(gè)因素的約制。為了提高圓盤(pán)摩擦離合器的承載能力而不致增大徑向尺寸的最有效辦法是增加接合面（摩擦面）數(shù)目z，即采用多摩擦片式離合器。 圓盤(pán)摩擦片離合器：?jiǎn)文Σ疗健⒍嗄Σ疗健?1）單片式摩擦離合器 （看動(dòng)畫(huà)） 圖22-11為單摩擦片離合器簡(jiǎn)圖，圓盤(pán)1用鍵固定在主動(dòng)軸上，圓盤(pán)2可以沿鍵在從動(dòng)軸上移動(dòng)，操縱滑環(huán)3可使兩盤(pán)接合（壓緊）或分離。軸向Fa壓緊兩盤(pán)工作表面，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作表面產(chǎn)生摩擦力矩以平衡主動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的目的。設(shè)摩擦力合力作用在半徑為Rf上，則單摩擦片式離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 Tmax= FafRf2）多摩擦片式離合器 圖22-12所示的多摩擦片式離合器有兩組摩擦片，外摩擦片組5（圖22-13）以其外齒插入主動(dòng)軸1的離合器殼體2內(nèi)緣的縱向槽中，摩擦片的孔壁則不與任何零件接觸，所以摩擦片組5可隨軸1一起轉(zhuǎn)動(dòng)，且可在軸向力作用下作軸向移動(dòng)。另一組內(nèi)摩片組6（圖22-12b）以其孔壁凹槽（花鍵槽）與從動(dòng)軸3上套筒4的凸齒聯(lián)接，但外緣不與任何零件接觸，所以?xún)?nèi)摩擦片組6可隨軸3一起轉(zhuǎn)動(dòng)，還可